Бесконечный поиск

Бесконечный поиск

Проблемы мира для Эйнштейна были важны, но правильно судить о делах земных ему помогали проблемы космоса. Хотя в эти годы значимых результатов в физике было не так уж много, физика, а не политика до последнего дня оставалась его главным устремлением. Однажды утром по дороге на работу Эйнштейн, сопровождаемый своим ассистентом и соратником по борьбе за контролем над вооружениями Эрнстом Штраусом, в задумчивости рассуждал о том, как им удается делить время между этими двумя сферами деятельности. “Но наши уравнения для меня гораздо важнее, – добавил Эйнштейн. – Политика – это настоящее, а уравнения – для вечности”¹.

Эйнштейн официально перестал быть сотрудником Института перспективных исследований в конце войны, когда ему исполнилось шестьдесят шесть лет. Но у него по-прежнему был там небольшой кабинет, он продолжал каждый день там работать, и у него были преданные помощники, готовые вместе с ним заниматься считавшимся старомодным поиском единой теории поля.

По будням он вставал не слишком рано, завтракал, читал газеты и около десяти направлялся по Мерсер-стрит к Институту. Об этих прогулках слагали легенды, рассказывали истории, как истинные, так и вымышленные. Коллега Эйнштейна Абрахам Пайс вспоминает, что “однажды водитель машины врезался в дерево, когда неожиданно узнал лицо красивого старика, идущего по улице в черной вязаной шапочке, крепко держащейся на длинных седых волосах”².

Вскоре после окончания войны директором Института перспективных исследований стал приехавший из Лос-Аламоса Джулиус Роберт Оппенгеймер. Этот блестящий физик-теоретик, куривший одну сигарету за другой, оказался достаточно компетентен, чтобы возглавить группу ученых, создавших атомную бомбу. Его, обаятельного, язвительного и остроумного человека, обычно окружали либо обожавшие его верные последователи, либо враги, но Эйнштейна нельзя было отнести ни к тем ни к другим. Они с Оппенгеймером наблюдали друг за другом с некоей смесью изумления и уважения, что позволило им установить теплые, но не слишком близкие отношения³.

Впервые приехав в Институт в 1935 году, Оппенгеймер назвал его “сумасшедшим домом, озаренным светом изолированных от мира, опустошенных солипсических светил”. Что же касается величайшего из этих светил, Оппенгеймер заявил, что “Эйнштейн совсем чокнутый”, хотя, похоже, говорил он это с нежностью⁴.

Поскольку теперь они были коллегами, Оппенгеймер стал более ловок в обращении со своими блестящими подопечными, а его уколы стали более коварными. Эйнштейн, объявил он, это “веха, но не маяк”. Оппенгеймер имел в виду, что Эйнштейна почитают за прошлые великие победы, но теперь его стремления не привлекают многочисленных приверженцев. И это было правдой. Годы спустя появилось еще одно его запоминающееся высказывание об Эйнштейне: “В нем всегда чувствовалась абсолютная безупречность, одновременно по-детски непосредственная и совершенно непоколебимая”⁵.

Еще одной культовой фигурой в Институте был говорящий по-немецки, глубоко погруженный в себя логик и математик из Брно и Вены Курт Гедель. Эйнштейн сошелся с ним довольно близко и стал его товарищем по прогулкам. Гедель знаменит своей “теорией неполноты”. Это две доказанные им теоремы, показывающие, что в любой содержательной математической теории всегда имеются утверждения, о которых, основываясь на постулатах этой теории, нельзя сказать, истинны они или ложны.

В ХХ веке внутри эмоционально заряженного мира немецких интеллектуалов, где переплелись физика, математика и философия, появилось три вызвавшие шок теории: релятивизм Эйнштейна, неопределенность Гейзенберга и неполнота Геделя. Кажущаяся схожесть этих слов чрезмерно упрощает суть этих теорий и связь между ними. Тем не менее все они оказали влияние на философию, и именно об этом говорили Гедель и Эйнштейн. Во время совместных прогулок они работали⁶.

Эти два человека совсем не подходили друг на друга. Обладавший хорошим чувством юмора Эйнштейн был добродушен и проницателен, но именно этих двух качеств был начисто лишен Гедель, чьи логические построения иногда противоречили здравому смыслу. Очень ярко это проявилось в 1947 году, когда Гедель решил стать американским гражданином. Он очень серьезно отнесся к подготовке к экзамену, тщательно изучил Конституцию и (чего еще можно было ожидать от человека, сформулировавшего теорему о неполноте) обнаружил в ней, как он считал, логическую ошибку. Он настаивал, что в Конституции есть внутреннее противоречие, позволяющее правительству установить режим неограниченной власти.

Озабоченный Эйнштейн решил сопровождать Геделя, или скорее присмотреть за ним, во время поездки в Трентон, где надо было сдавать экзамен на гражданство. Принимать его должен был тот же судья, который экзаменовал Эйнштейна. Эйнштейн и еще один их приятель старались отвлечь Геделя и уговорить его не упоминать о замеченном им недостатке, но безрезультатно. Когда судья спросил о Конституции, Гедель приступил к изложению своего доказательства, указывающего на возможность установления диктатуры из-за наличия внутреннего противоречия. К счастью, судья, к этому времени очень ценивший свои отношения с Эйнштейном, оборвал Геделя. “Вам не надо в это вдаваться”, – сказал он, и гражданство Геделя было спасено⁷.

Во время совместных прогулок Гедель, проанализировав некоторые следствия теории относительности, предложил рассуждение, которое ставило под сомнение не просто относительность времени, но саму возможность его существования. Он показал, что уравнения Эйнштейна допускают не только расширяющуюся, но и вращающуюся Вселенную (или вращение дополняет расширение). В таком случае пространство и время с точки зрения математики связаны. “Объективное существование течения времени, – писал он, – означает, что реальность состоит из бесконечного числа слоев “сейчас”, которые последовательно сменяют друг друга. Но если одновременность есть нечто относительное, каждый наблюдатель обладает собственным набором “сейчас”, и ни один из этих различных слоев не может обладать исключительным правом на представление объективного временного промежутка”⁸.

В результате, утверждал Гедель, становится возможным путешествие во времени. “В этих мирах, совершив на ракете путешествие по круговому маршруту вдоль кривой достаточно большого радиуса, можно попасть в любую область прошлого, настоящего и будущего и вернуться обратно”. Это звучит абсурдно, замечал он, поскольку мы можем вернуться обратно и поболтать с более молодым самим собой (или, что еще больше приводит в уныние, поговорить вернется более поздняя версия нас самих). “Поразительно образом Геделю удалось продемонстрировать, что путешествие во времени (в точном значении этих слов) согласуется с теорией относительности, – пишет о взаимоотношении Геделя и Эйнштейна в книге “Мир без времени” профессор философии Бостонского университета Палл Юрграу. – Этот результат первостепенной важности является веским аргументом, указывающим, что если путешествие во времени возможно, то невозможно само время”⁹.

Эйнштейн ответил Геделю и ряду других авторов, работы которых были собраны в одну книгу. Похоже, решение Геделя в какой-то мере заинтересовало его, но полностью с его аргументацией он не согласился. Давая краткую оценку работе Геделя, Эйнштейн назвал ее “важным вкладом”, но заметил, что над этим вопросом задумывался уже давно и “возникающая здесь проблема меня уже тогда беспокоила”. Он имел в виду, что хотя путешествие во времени может быть допустимо с точки зрения математики, в реальности оно может оказаться невозможным. “Было бы интересно оценить, не исключается ли это на основании физических соображений”¹⁰.

Сам же Эйнштейн по-прежнему был сосредоточен на поиске своего белого кита. Он преследовал его не с демонической одержимостью Ахава, но с безмятежностью послушного своему долгу Измаила[99].

В поиске единой теории поля ему все не удавалось отыскать свою путеводную звезду. Не получалось найти решение на основании несокрушимой физической интуиции, указавшей ему раньше на эквивалентность гравитации и ускорения или относительность одновременности [100]. Поэтому он продолжал парить в облаках абстрактных математических уравнений без каких-либо указателей на земле для ориентира. “Это напоминает полет на дирижабле, когда в тучах передвигаться можно, но нет ясного представления о том, как вернуться к реальности, то есть на Землю”, – жаловался он другу¹¹.

Уже несколько десятилетий Эйнштейн стремился построить теорию, объединяющую электромагнитные и гравитационные поля. Но кроме интуитивной убежденности в том, что природа любит красоту простоты, других оснований считать, что эти поля действительно должны быть частью единой структуры, у него не было.

Точно так же он все еще надеялся объяснить существование частиц в рамках полевой теории, отыскав точечное решение своих полевых уравнений. “Он утверждал, что, если всем сердцем веришь, что все основано на полевой теории, материя должна появиться не как незваный гость, а как истинная часть этого самого поля, – вспоминал один из коллег Эйнштейна по Принстону Банеш Хоффман. – Действительно, можно сказать, что он хотел построить материю только из искривления пространства – времени”. По ходу дела Эйнштейн использовал всевозможные математические приемы, но постоянно находился в поиске новых. “Мне нужно больше математики”, – в какой-то момент пожаловался он Хоффману¹².

Почему Эйнштейн был столь настойчив? Глубоко внутри эти разделение и двойственность – разные полевые теории для гравитации и электромагнетизма, различие между частицами и полями – всегда его заботили. Он интуитивно верил, что простота и единство – проба, которую Создатель ставит на свои творения. “Тем больше впечатление от теории, чем проще ее исходные положения, чем больше разных сущностей она связывает и чем шире область ее применения”, – писал он¹³.

В начале 1940-х Эйнштейн на какое-то время вернулся к математическому подходу, использующему пять измерений, который несколькими десятилетиями раньше предложил Томас Калуца. Он даже занимался этим с Вольфгангом Паули, одним из первопроходцев квантовой механики, проведшим несколько военных лет в Принстоне. Но ему не удалось заставить свои уравнения описывать частицы¹⁴.

Тогда он избрал другую стратегию, которую окрестил “бивекторными полями”. Похоже, Эйнштейн начал отчаиваться. Новый подход, замечает он, может потребовать отказа от принципа локальности, который, атакуя квантовую механику своими мысленными экспериментами, он считал неприкосновенным¹⁵. В любом случае скоро и этот метод был отставлен в сторону.

Последний стратегический план, которому Эйнштейн следовал последние десять лет жизни, вернул его в 1920-е годы. Речь идет об использовании римановой метрики, не предполагающей симметрии и дающей возможность ввести шестнадцать параметров. Десять их комбинаций использовались для гравитации, а оставшиеся – для электромагнетизма.

Первые варианты этой работы Эйнштейн послал своему старому приятелю Шредингеру. “Я их больше никому не посылаю, поскольку вы единственный незашоренный человек из тех, кого я знаю, кого интересуют фундаментальные вопросы нашей науки, – написал Эйнштейн. – Эта попытка, кажущаяся на первый взгляд устаревшей и неэффективной, связана с идеей введения антисимметричного тензора… Паули показал мне язык, когда я ему рассказал об этом”¹⁶.

Шредингер три дня обдумывал работу Эйнштейна и написал в ответ, как она его поразила: “Вы напали на след крупной дичи”.

Такая поддержка ободрила Эйнштейна. “Это письмо доставило мне большую радость, – ответил он, – поскольку вы мой ближайший собрат и ход ваших мыслей столь сходен с моим”. Но вскоре он стал осознавать, что сплетаемые им тонкие, как паутинки, теории математически элегантны, но их никак не удается связать с какой-либо физикой. “В душе я уже не столь уверен, как утверждал раньше, – сознался он Шредингеру через несколько месяцев. – Мы безрассудно потратили на это столько времени, а результата не видать как своих ушей ¹⁷.

Но несмотря на это он не сдавался, “штамповал” статьи, а иногда попадал и в заголовки новостей. Когда в 1949 году было подготовлено новое издание его книги “Сущность теории относительности”[101], в виде приложения он поместил туда последний вариант показанной Шредингеру статьи. The New York Times воспроизвела целую страницу рукописи, заполненную сложными уравнениями, поместила ее на первую страницу и сопроводила текстом, озаглавленным: “Новая теория Эйнштейна дает отмычку к тайнам Вселенной: после тридцати лет работы ученый предложил концепцию, которая дает надежду построить мост между звездами и атомами”¹⁸.

Но вскоре Эйнштейн понял, что все еще что-то не сходится. Он засомневался и за шесть недель, прошедших между передачей этой главы в издательство и отправкой ее в печать, еще раз ее переработал.

Он фактически продолжал раз за разом переделывать эту теорию, но безрезультатно. Его растущий пессимизм становится очевиден из письма старому другу еще со времен “Академии Олимпия” Морису Соловину, который в то время был издателем Эйнштейна в Париже. “Я никогда не решу ее [эту задачу], – писал он в 1948 году. – Она будет забыта, а позже к ней вернутся опять”. Затем, на следующий год: “Я даже не уверен, на правильном ли я пути. Теперешнее поколение видит во мне одновременно и еретика, и реакционера, пережившего, так сказать, самого себя”. И со смирением в 1951 году: “Единая теория поля ушла в отставку. Там такая сложная математика, что мне не удалось проверить ее. Такое положение дел продлится еще много лет, главным образом из-за того, что у физиков отсутствует понимание логической и философской аргументации”¹⁹.

Судьбой было предрешено, что попытки Эйнштейна построить единую теорию поля не привели к столь значимому результату, который можно было бы добавить к основам физики. Не сработала его удивительная интуиция, ему не удалось предложить мысленный эксперимент или без доказательства понять исходные положения этой теории. Не было ничего, что могло бы помочь отчетливо представить себе намеченную цель. “Идей, способных нам помочь, нет, – жаловался сотрудник Эйнштейна Банеш Хоффман. – Только сложная математика, и Эйнштейн, который годами, один или с помощниками, преодолевает одну трудность за другой только ради того, чтобы обнаружить следующую трудность, поджидающую его”²⁰.

Возможно, эти изыскания были бесполезны. И если бы сто лет назад выяснилось, что и в самом деле единую теорию построить нельзя, их можно было бы посчитать необоснованными. Но Эйнштейн никогда не жалел, что посвятил себя этому делу. Когда однажды коллега его спросил, почему он тратит, возможно безрассудно, время на эти одинокие попытки, он ответил, что, даже если шанс отыскать единую теорию мал, попытаться стоит. Имя себе он уже сделал, заметил Эйнштейн. Он обеспечил себе место в науке, так что может себе позволить пойти на риск и не заботиться о времени. Более молодой теоретик так рисковать не может, поскольку так он может загубить многообещающую карьеру. Поэтому, сказал Эйнштейн, заниматься этим – его обязанность²¹.

Неудачи, с которыми он раз за разом сталкивался, пытаясь отыскать единую теорию, не уменьшили скептицизма Эйнштейна в отношении квантовой механики. В 1948 году в Институт приехал Нильс Бор, часто выступавший спарринг-партнером Эйнштейна. Во время этого визита Бор потратил часть времени, описывая свои споры с Эйнштейном на довоенных Сольвеевских конгрессах²². Сражаясь в своем кабинете, расположенном этажом выше кабинета Эйнштейна, с текстом статьи, он довел себя до исступления и позвал на помощь Абрахама Пайса. Пока Бор метался по комнате, Пайс урезонивал его и делал заметки.

Когда Бор бывал чем-то расстроен, он иногда начинал бессвязно повторять и повторять одно и то же слово. Вскоре это случилось с именем Эйнштейна. Он подходил к окну и бормотал: “Эйнштейн… Эйнштейн…”

В один из таких моментов Эйнштейн тихонько открыл дверь, на цыпочках вошел в кабинет и сделал знак Пайсу, чтобы тот молчал. Он зашел, чтобы стащить немного табака, который врач запретил ему покупать. Бор, продолжая бормотать, последний раз громко произнес: “Эйнштейн”, – а затем обернулся и обнаружил источник своего беспокойства прямо перед собой. “Не стоит и говорить, что в тот момент Бор лишился дара речи”, – вспоминает Пайс. Через мгновение все расхохотались²³.

Другим коллегой, пытавшимся, хотя и бесполезно, обратить Эйнштейна в свою веру, был известный физик-теоретик из Принстонского университета Джон Уилер. Однажды он пришел на Мерсер-стрит, чтобы рассказать о новом подходе к квантовой теории (известной как формулировка квантовой механики через интегралы по траекториям), над которым он работал со своим аспирантом Ричардом Фейнманом. “Я пошел к Эйнштейну в надежде убедить его, что, если смотреть на квантовую теорию с этой новой точки зрения, она представляется вполне естественной”, – вспоминает Уилер. Эйнштейн терпеливо слушал двадцать минут, но, когда тот закончил, произнес столь привычное заклинание: “Я все еще не могу поверить, что Бог играет в кости”.

Уилер дал понять, что расстроен, и Эйнштейн слегка смягчил свой вердикт. “Конечно, я могу ошибаться”, – сказал он медленно, забавно понижая голос. Пауза. – Но, возможно, я заработал право делать ошибки”. Позже он доверительно сказал знакомой: “Не думаю, что доживу до того времени, когда узнаю, кто прав”.

Уилер продолжал заходить, иногда вместе со своими студентами, и Эйнштейн заметил, что многие из его аргументов находит “разумными”. Но переубедить его все же не удалось. Ближе к концу жизни Эйнштейн как-то позвал к себе небольшую группу студентов Уилера. Когда разговор зашел о квантовой механике, Эйнштейн очередной раз начал критиковать идею о том, что наблюдение может влиять на реальность и определять ее. “Когда наблюдение выполняет мышь, – спросил их Эйнштейн, – это меняет состояние Вселенной?”²⁴

Данный текст является ознакомительным фрагментом.